rochus-keller/MUMPS

来源：https://github.com/rochus-keller/MUMPS

本项目的目标是忠实实现 1976 年的 MUMPS 标准（参见 NBS Handbook 118，即 MUMPS 语言的第一个正式规范，档案链接：https://archive.org/details/bitsavers_mumpsNBSHaageStandardJan1976_6795659），包括 MUMPS 76 解析器、解释器以及集成的层次数据库——这一设计比 NoSQL 早了四十年。2026 年恰逢该标准发布 50 周年，也是 MUMPS 诞生 60 周年（同时与本人同龄），因此这是一个启动该项目的好时机。这是一系列探索重要遗留编程语言项目中的最新一个；其他值得一提的项目包括 Simula (https://github.com/rochus-keller/Simula)、Smalltalk (https://github.com/rochus-keller/Smalltalk)、Cedar (https://github.com/rochus-keller/Cedar)、Interlisp (https://github.com/rochus-keller/Interlisp) 和 Lisa Pascal (https://github.com/rochus-keller/LisaPascal)。

我二十岁出头时第一次接触 MUMPS——在一次进修课程中，军医得知我在苏黎世联邦理工学院学习后，热情地展示了他用这门特殊语言编写的医疗信息系统。此后，我反复回到 MUMPS，积累了 Intersystems Caché 的实践经验，甚至在自己的数据库（参见 Sdb (https://github.com/rochus-keller/Sdb) 和 Udb (https://github.com/rochus-keller/Udb)）中实现了 MUMPS 的层次数据模型。

所有现有的 MUMPS 实现都基于更大、更新的标准（例如 GT.M、YottaDB 和 RSM 针对 1995 年的 ANSI 标准，部分带有扩展，命令和函数数量超过两倍）。目前看来，还没有人实现过 仅包含 1976 年标准 的版本。通过使用现代语言和工具实现这个最小、最原始的标准，我们可以：

• 研究其最初设计的架构；1976 年标准代表了 MUMPS 社区对语言 本质 的共识，去掉了厂商扩展和尚未成熟的功能。
• 运行那个时代的遗留软件；正如 testcases 目录中所示，该时期的大量源代码仍然可用。我对 DECUS 档案特别感兴趣，但运行 COSTAR（计算机存储门诊记录，20 世纪 70 年代在麻省总医院开发）和 DHCP（后来成为 VistA）也将是极好的。
• 展示 MUMPS 为何重要：一门 19 条命令的语言，集成层次数据库，在 PDP-11 上运行历史医院软件，比 NoSQL 早了四十年。

什么是 MUMPS

MUMPS（麻省总医院多用途编程系统）是一种指令式高级编程语言，与键值数据库紧密集成。其标志性特征是语言和数据库并非分离的概念：持久的、层次化的稀疏数组（称为 globals）本身就是语言的一等公民，只需在变量名前添加脱字符（^）即可访问。该语言只有一种通用数据类型（隐式转换为字符串、整数或浮点数），支持动态数组，以 B 树形式按排序规范顺序存储，并允许几乎所有命令缩写为一两个字符（这是资源受限时代的遗留产物）。

MUMPS 于 1966 年由 Neil Pappalardo、Robert A. Greenes 和 Curt Marble 在波士顿麻省总医院 Octo Barnett 博士的实验室创建，最初运行在一台捐赠的 DEC PDP-7 上。它来自美国国立卫生研究院资助的医院信息系统项目，从一开始就设计为多用户操作、跨硬件平台可移植，并能高效处理医疗中常见的文本型层次数据。由于是在政府研究资助下开发的，它被发布到公共领域，并迅速在医学界传播，导致在 PDP-8、PDP-11、VAX 及其他架构上出现了大量实现。到 20 世纪 70 年代中期，即创建仅十年后，美国大多数医院都在运行基于 MUMPS 的系统中管理患者记录和临床数据。

该语言在 1976 年的 NBS（国家标准局）手册 118 中标准化，随后被 ANSI X11.1-1977 采纳，并经过 ANSI X11.1-1995 和 ISO 11756:1999 修订，后者于 2020 年由 ISO 再次确认。时至今日，MUMPS 仍活跃在生产环境中，主要应用于医疗和金融领域。在美国医疗行业，基于 MUMPS 的系统仍服务于超过 78% 的患者。仅美国退伍军人事务部的 VistA 系统就在超过 1500 个 VA 站点（包括 172 个医疗中心）上运行，服务超过 900 万退伍军人。

在此阅读我的 MUMPS 76 入门指南 (https://github.com/rochus-keller/MUMPS/blob/main/docs/MUMPS_Primer.adoc) (PDF 下载)

为什么 MUMPS 有趣

MUMPS 诞生于一个简单而激进的洞察：医院需要一个系统，让医生和护士能够同时从多个终端实时访问和更新患者数据，且硬件要负担得起。1966 年，“负担得起的硬件”意味着 DEC PDP-7，只有 8K 字的 18 位内存和一个小磁盘。由此诞生的东西，数据库世界直到四十年后才给它命名：一种带集成编程语言的 NoSQL 数据库。

MUMPS 的 globals 是核心数据抽象，是持久存储在磁盘上并在所有并发用户之间共享的层次化稀疏数组。用现代术语来说：

SET ^PATIENT(12345,"NAME")="Smith, John" SET ^PATIENT(12345,"DOB")="1945-03-15" SET ^PATIENT(12345,"LAB","2024-01-15","GLUCOSE")=95

这是一个具有复合键和自然字典顺序的层次键值存储。^ 符号意味着“持久”；这些数据保存在磁盘上，系统上每个用户都能看到。没有 CREATE TABLE，没有模式定义，没有 INSERT 语句。

想想 MUMPS 在六十年代末所拥有的，而数据库世界却在接下来的五十年里重新发明：

• 无模式存储：无需声明。节点在首次赋值时创建，按需删除。树结构完全动态。这正是 MongoDB 在 2009 年所谓的“无模式文档”。
• 层次数据模型：患者记录自然形成树状；一个患者有实验室检查，每个检查有结果，每个结果有值。MUMPS 的 globals 直接映射这一结构。这正是 Firebase 在 2012 年所谓的“实时层次数据”。
• 有序键遍历：$NEXT 函数（后来的 $ORDER）按排序顺序遍历兄弟节点，无需显式索引。这正是 Redis 在 2009 年所谓的“有序集合”，或者 LevelDB 在 2011 年所谓的“有序迭代”。
• 原子多用户访问：多个用户可以同时读写同一个全局变量。LOCK 命令提供应用级并发控制。这正是现代数据库所说的“乐观并发”。
• 集成语言 + 数据库：编程语言与数据存储之间没有阻抗失配。变量和数据库节点使用相同的语法、相同的数据类型、相同的操作。这是一些现代系统追求但尚未实现得如此简洁的。

所有这一切都运行在一台只有 8 千字节内存的机器上，同时为许多用户提供实时服务。

传统的数据库历史沿袭是这样的：层次型（IMS，1966）→ 网络型（CODASYL，1969）→ 关系型（Codd，1970）→ SQL（System R，1974）→ 面向对象（1980 年代）→ NoSQL（2000 年代）。MUMPS 并未出现在这段历史中，因为它是由医院程序员而非计算机科学研究人员创建的，并且发表在医学信息学期刊上，而非 ACM 论文集。然而，MUMPS 的 globals 比 NoSQL 运动早了四十年；而且与 2000 年代出现的 NoSQL 系统不同，MUMPS 将数据库与完整的编程语言和多用户操作系统结合在一起，只消耗今天单个 MongoDB 进程所用内存的一小部分。

SQL 赢得了 1980 年代和 1990 年代的数据库之战，结果业界在 2000 年代发现层次键值存储更适合许多实际工作负载。当亚马逊在 2007 年发表 Dynamo 论文时，当 Google 发布 Bigtable 时，当 MongoDB 在 2009 年推出时，他们（不知不觉地）验证了 Barnett、Pappalardo 和 Marble 在 1966 年波士顿一家医院中所做的设计决策。

现在，在第一个标准发布 50 周年和 MUMPS 诞生 60 周年之际，是回顾他们当年已经拥有的成就的好时机，或许也能为未来学到些什么。

MUMPS 长什么样

来自 DSM-11 源代码的 %DOC 例程，压缩格式，单空格缩进，就像在 VT100 终端上显示的那样：

mumps DOC ;GEF;DSM UTILITIES;OCTAL - DECIMAL CONVERTER S $ZT="%ERR^%DOC" %A R !,"Enter number > ",%X G %Q1:%X="?" I %X=""!(%X="^") K %X,%ZE Q I %X?1N.N S %DO=%X D %DO I $D(%DO) W " #",%DO K %DO G %A I %X'?1"#"1N.N D %IV G %A S %OD=$E(%X,2,999) D %OD I '$D(%OD) D %IV G %A W " ",%OD K %OD G %A %DO ; I %DO'?1N.N K %DO Q S %A="",%Y=%DO F %I=1:1 S %A=%Y#8_%A,%Y=%Y\8 Q:'%Y I %Y S %A=%Y_%A S %DO=%A K %A,%Y,%X,%I Q %OD ; I %OD"8"!(%OD["9") K %OD Q S %M=1,%S="" F %I=$L(%OD):-1:1 S %S=%S+(%M*$E(%OD,%I)),%M=%M*8 S %OD=%S K %I,%M,%S Q %Q1 W !!,?5,"Enter ^ or To quit" W !,?8,"or A decimal integer" W !,?8,"or # followed by an octal integer" W !,?8,"or ? for this message",! G %A %IV W !,?5,"Incorrect response - Enter '?' for more information" Q %ERR I $ZE?1"".E W " Too large" G %DOC W !,$ZE Q

同样的 %DOC 例程，但使用完整命令名、有意义的变量，并带有注释：

mumps %DOC ; Octal-Decimal Converter (GEF, DSM-11 Utilities, ca. 1978) SET $ZTRAP = "%ERR^%DOC" ; on error jump to %ERR %A READ !,"Enter number > ",input ; prompt user GOTO %Q1 : input="?" ; show help IF input="" ! (input="^") KILL input QUIT ; Decimal to octal IF input ? 1N.N SET result=input DO %DO DO . IF $DATA(result) WRITE " #",result . KILL result GOTO %A ; Validate "#" prefix IF input '? 1"#"1N.N DO %IV GOTO %A ; Octal to decimal (strip "#") SET result = $EXTRACT(input,2,999) DO %OD IF '$DATA(result) DO %IV GOTO %A WRITE " ",result KILL result GOTO %A ; --- Decimal to Octal: divide by 8, prepend remainders --- %DO IF result '? 1N.N KILL result QUIT SET accum="",value=result FOR i=1:1 SET accum=value#8_accum,value=value\8 QUIT:'value IF value SET accum = value _ accum SET result = accum KILL accum,value,i QUIT ; --- Octal to Decimal: sum digits * powers of 8 --- %OD IF result["8" ! (result["9") KILL result QUIT SET mult=1,sum="" FOR i=$LENGTH(result):-1:1 DO . SET sum = sum + (mult * $EXTRACT(result,i)) . SET mult = mult * 8 SET result=sum KILL i,mult,sum QUIT %Q1 WRITE !!,?5,"Enter ^ or to quit" WRITE !,?8,"or a decimal integer" WRITE !,?8,"or # followed by an octal integer" WRITE !,?8,"or ? for this message",! GOTO %A %IV WRITE !,?5,"Incorrect response - Enter '?' for more information" QUIT %ERR IF $ZERROR ? 1"".E WRITE " Too large" GOTO %DOC WRITE !,$ZERROR QUIT

如何尝试

本项目包含一个完整的单用户 MUMPS 76 解析器、解释器（支持批处理和 REPL 模式）以及数据库，您可下载运行（见下方“预编译版本”）。启动并输入命令后，您会看到类似这样的界面：

MUMPS 76 REPL
REPL 支持光标导航和命令历史。您可以复制/粘贴 [MUMPS 入门指南 (https://github.com/rochus-keller/MUMPS/blob/main/docs/MUMPS_Primer.adoc) 中的许多示例命令，或尝试运行 testcases 目录中七八十年代的原始 MUMPS 应用程序。例如，testcases/corpus/decus/startrek 中有原始的 STARTREK 应用，可用 mumps STARTREK.rou 运行；这是 运行中的截图。

由于原始标准非常紧凑，整个系统用不到 10,000 行 C++ 代码实现，使得代码库易于学习。

开发日志

截至 2026 年 6 月 18 日的状态

词法分析器和解析器目前运行良好，通过了超过 90% 的测试用例（排除截断问题）。EBNF 语法覆盖了全部 19 条标准命令 + Z 命令 + DSM-11 扩展，但仍存在歧义。LL(1) 解析器使用 EbnfStudio (https://github.com/rochus-keller/EbnfStudio) 生成。词法分析器现在能很好地处理 MUMPS 不寻常的空格语义（包括 CmdSep 发射、括号深度跟踪、扩展全局引用和括号跳过），这一部分曾经很难处理正确。它可能是我收集的分析器中最复杂的词法分析器。下一阶段是解释器和某种中间表示形式。还存在长行处理和间接寻址（@）的问题，需要更好的错误恢复能力。

截至 2026 年 6 月 22 日的状态

解释器已通过专用测试和 PCT_DOC.mps；globals 已实现，但尚无数据库。全部 19 条命令均已实现；OPEN、CLOSE、USE、LOCK、VIEW、JOB、ZCMD 目前仅为桩函数。内建函数 $T 和 $V 也是桩函数，但 L、E、P、A、C、D、O、S、F、J、G、TR 和 $R 已实现。解析器可在运行时调用；跨例程调用和 XECUTE 已实现。解释器的目标是功能性、完整性和可理解性，而非性能。

截至 2026 年 6 月 25 日的状态

现在有了交互式解释器模式。您可以运行 MUMPS 例程文件，也可以进入解释器。我还写了一篇 MUMPS 入门指南（见 docs 子目录），专门描述 1976 版本，包含大量实际示例。1976 年的原始文档阅读起来有些困难，且对今天的程序员使用了不常见的术语。现在还有一个 BUSY 构建版本和适用于 Linux 的预编译版本。全局存储也取得了良好进展。

截至 2026 年 6 月 27 日的状态

全局存储已可工作并集成到解释器中。其代码比我预期的少（不到 1000 SLOC），因此整个项目低于 10 kSLOC 的 C++ 代码。CLI/REPL 现在拥有更健壮的实现，支持多命令粘贴和命令历史。入门指南已完成，示例已在解释器上测试过。令我惊讶的是，解释器似乎能够运行大部分 corpus 和 dsm11 代码（我估计 > 70%，改天应该更精确地分析）。MVP 版本发布。

预编译版本

目前提供以下二进制文件：

• Linux x86_64 (https://software.rochus-keller.ch/mumps76_linux_x64.tar.gz)
• Windows x86 (https://software.rochus-keller.ch/mumps76_windows_x86.zip)
• macOS arm64 (https://software.rochus-keller.ch/mumps76_macOS_arm64.zip)

注意：macOS 每个版本都变得更“专横”，因此您可能无法直接启动可执行文件；如果遇到问题，请尝试 xattr -dr com.apple.quarantine /path/to/mumps；如果不起作用，可以尝试 codesign --force --deep --sign - /path/to/mumps；或者直接使用 Windows 二进制文件并通过 Wine 运行。

构建步骤

如果您想自己构建应用程序，请按照以下步骤操作。同样的代码可在 Linux、macOS 和 Windows（以及许多其他操作系统和架构）上构建：

1. 确保系统上安装了与您的 C++ 编译器兼容的 Qt 5.x（库和头文件）。
2. 从 https://github.com/rochus-keller/mumps/archive/master.zip 下载源代码并解压。
3. 进入解压后的目录，执行 QTDIR/bin/qmake MpsMain.pro（关于 QTDIR 请参阅 Qt 文档）。
4. 运行 make；几秒钟后，您将在构建目录中找到可执行文件。
   或者，您也可以打开 *.pro 文件。